انواع روش های عمل آوری بتن: بررسی سه تکنیک اصلی

بتن تازه حاوی آب بیشتری برای هیدراتاسیون سیمان است؛ البته این موضوع پایدار نیست، زیرا پس از بتن‌ریزی، آب بتن در تماس با هوا به سرعت تبخیر شده و در نتیجه، آب کافی جهت هیدراتاسیون در خطر تبخیر قرار می‌گیرد. این موضوع بخصوص در سطح دال‌ها و شرایط آب و هوایی گرم مشاهده می‌شود. از طرفی، نباید از مشکلات هیدراتاسیون در شرایط آب و هوایی سرد نیز غافل شد. به همین دلیل لازم است تکنیک‌های مناسب جهت حفظ رطوبت بتن برای هیدراتاسیون انجام شود، زیرا فقط بتنی با هیدراتاسیون مناسب می‌تواند مقاومت فشاری و دوام قابل قبولی داشته باشد. در این مقاله بر آن هستیم ضمن تبیین مفهوم عمل آوری، به بررسی هر یک از روش های عمل آوری بتن بپردازیم.

عمل‌آوری بتن چیست؟

اصطلاح عمل‌آوری به مجموعه فرآیندهایی گفته می‌شود که باعث حفظ رطوبت کافی بتن در محدوده‌ دمایی مناسب می‌گردد. حال هدف از حفظ رطوبت کافی چیست؟ در پاسخ به این سؤال باید گفت، منظور از حفظ رطوبت بتن در محدوده‌ دمایی مناسب، کمک به هیدراتاسیون سیمان – واکنش شیمیایی بین سیمان و آب که با تشکیل مواد شیمیایی مختلف به گیرش و سخت شدن مخلوط بتن کمک می‌کند- در سنین اولیه است.

از آن‌جا که فرآیند هیدراتاسیون سیمان تحت‌تأثیر دمای اولیه بتن، دمای هوای محیط، ابعاد بتن، طرح اختلاط بتن و… است، برای پیشرفت سریع و بادوام فرآیند هیدراتاسیون در بتن درجا لازم است بتن دما و رطوبت کافی داشته باشد. در بحث کیورینگ بتن، مؤسسه بتن آمریکا (ACI) حداقل دوره عمل‌آوری برای دستیابی به مقاومت فشاری 70% را 7 روز بیان کرده است، اما از آن‌جا که بتن تحت عوامل مختلفی مانند استفاده از افزودنی خاصی در طرح اختلاط یا تأثیرات آب و هوایی اقلیم و… می‌تواند سریع‌تر از 7 روز به مقاومت 70% خود برسد، مدت زمان اعمال کیورینگ دچار نوسان می‌شود که با کنترل دما و رطوبت می‌توان آن را تنظیم نمود.

3 تکنیک عمل‌آوری بتن

همان‌طور که پیش از این گفته شد، عوامل زیادی مانند دمای هوا، میزان رطوبت محیط، دمای بتن، سرعت باد و… بر سرعت تبخیر آب بتن تازه ریخته شده مؤثر است. همین امر باعث شده راهکارها و تکنیک‌های فراوانی جهت حفظ رطوبت بتن در سنین اولیه، در شرایط آب و هوایی مختلف توسعه یابد که سه شاخه اصلی آن شامل موارد ذیل است:

1) حفظ رطوبت بتن در طول دوره سخت شدن اولیه

2) به حداقل رساندن تبخیر آب از سطح بتن

3) افزایش مقاومت بتن با حفظ گرما و رطوبت (شرایط آب و هوای سرد)

انتخاب روش یا ترکیبی از این روش‌ها در حفظ رطوبت بتن در دمای مناسب، به عوامل متعددی مانند در دسترس بودن مواد کیورینگ در محل پروژه یا کارخانه، اندازه، شکل و سن بتن، صرفه اقتصادی، وسعت بتن‌ریزی و… بستگی دارد. همچنین زمان لازم برای هر روش به درجه سخت شدن بتن، بدون آسیب رسیدن به ویژگی‌های سطح بتن وابسته است.

1) روش های عمل آوری بتن با حفظ رطوبت

از دیرباز استفاده از روش‌های مختلف جهت حفظ رطوبت بتن یا سایر ملات‌ها – مانند کاه گل – در صنعت ساخت و ساز مرسوم بوده است. نیاکان ما برای حفظ دوام، مقاومت و داشتن ظاهری زیبا در نما، تا مدت معین سطح کاه‌گل یا ملات را با آب یا پوشش‌های مناسب خیس می‌کردند. امروزه نیز این مسأله ادامه دارد.

البته در عصر حاضر با گسترش صنعت ساختمان‌سازی، استفاده از این روش کیورینگ بتن به دلیل افزایش هزینه‌ها و دمای زمین در کنار بررسی شرایط میزان آب منطقه و …، دستخوش تغییرات و شاخه‌بندی‌های مختلفی شده است که در ادامه به بررسی هر یک به صورت جداگانه می‌پردازیم.

حوضچه آب و غوطه‌ور شدن

عمل‌آوری با استفاده از حوضچه‌های آب و غوطه‌وری بتن در آب، تنها در سطوح صاف مانند روسازی و کفسازی قابل مشاهده است. دلیل این امر، پوشش کامل سطوح تخت و افقی با آب درون حوضچه‌ها است.

این مورد از روش های عمل آوری بتن، بیشتر مناسب شرایط آب و هوایی معتدل و مرطوب است تا یخ‌زدگی یا تبخیر سریع آب وجود نداشته باشد. از آن‌جا که در این روش مصرف آب بالا بوده، استفاده از این روش برای محل‌هایی که فراوانی آب است، توصیه می‌شود. در استفاده از این روش، توجه به نکات ذیل الزامی است:

• باید لایه‌ی از آب با ضخامت 5 تا 10 سانتی‌متر روی بتن قرار گیرد.
• اختلاف دمای آب و بتن باید برابر یا کمتر از 10 درجه سانتی‌گراد باشد، زیرا دمای بالاتر از این مقدار منجر به ترک‌های مویین در سطح بتن می‌شود. از این رو توجه به اختلاف دمای روز و شب و کنترل دمای آب بتن در این بازه زمانی اهمیت زیادی دارد.
• دمای سطح بتن کمتر از 4 درجه سانتی‌گراد نباشد.
• آب مصرفی در حوضچه‌ها فاقد عناصر شیمیایی نامناسب باشد، زیرا طی دوره عمل‌آوری واکنش هیدراسیون سیمان همچنان در حال انجام است. پس بهتر است کیفیت آب حوضچه تا حد امکان شبیه آب به کار رفته در ساختار بتن باشد.

مه پاشی

روش مه‌پاشی یکی دیگر از انواع روش های عمل آوری بتن است که می‌توان آن را به خوبی در شرایط آب و هوایی گرم و خشک مشاهده کرد، زیرا در این شرایط میزان رطوبت هوا بسیار کم است. در این روش آب به علاوه‌ی اجزای ریز پودری شکل با استفاده از نازل‌ها یا سمپاش‌ها روی سطح صاف بتن پاشیده می‌شوند تا سطح بتن را به طور کامل بپوشانند و رطوبت نسبی هوا را روی سطوح صاف افزایش داده و بدین‌ترتیب تبخیر سطحی را به حداقل برسانند.

آب‌پاشی

این روش به صورت گسترده در همه شرایط آب و هوایی کاربرد دارد. همین امر باعث شده این روش از دیرباز یکی از پرکاربردترین و مؤثرترین روش‌های کیورینگ باشد. البته استفاده از این روش محدودیت‌هایی دارد که می‌توان آن را با میزان آب در دسترس در محل پروژه کنترل نمود.

روش آب‌پاشی که از انواع روش های عمل آوری بتن است، با استفاده از انواع آب‌پاش‌ها روی تمام سطوح افقی و عمودی اعمال می‌شود. البته توجه به چند نکته ذیل در این روش ضروری است:

1. در صورت آب‌پاشی در فواصل زمانی مشخص، باید از خشک شدن بتن در فاصله زمانی بین استفاده از آب و پارچه‌های کرباسی یا موارد مشابه جلوگیری نمود، زیرا چرخه‌های متناوب خیس و خشک شدن بتن می‌تواند باعث ایجاد ترک‌خوردگی شود.
2. در کیورینگ سطوح قائم از شلنگ‌هایی با سوراخ‌های مناسب استفاده شود.

بیشتر بخوانید: دلایل تاب خوردگی تایل ها

پوشش‌های مرطوب اشباع شده

پوشش‌های مرطوب اشباع شده با آب، معمولاً از جنس کرباس، گونی، حصیر کتانی، موکت یا هر نوع پارچه‌ی نگهدارنده‌ی رطوبت هستند. این پوشش‌ها به محض سفت شدن سطح بتن (به دلیل عدم آسیب‌رسانی به ظاهر سطح بتن) روی بتن قرار می‌گیرند و باید به طور مداوم مرطوب نگه داشته ‌شوند تا بتن در طول بازه کیورینگ آب خود را از دست ندهد. این شکل از حفظ رطوبت باعث می‌شود آب در مدت زمان بیشتری روی سطح بتن حفظ شود. استفاده از این روش نیز نکاتی دارد که در ادامه مقاله به آن اشاره خواهیم کرد:

1. بسته به میزان دمای هوا، نوع و ضخامت پوشش‌ها، زمان و تعداد دفعات خیس یا مرطوب کردن پوشش‌ها تغییر می‌کند.
2. استفاده از خاک، خاک اره، کاه یا علف به عنوان پوشش در شرایط ویژه امکان‌پذیر است. بهترین ضخامت برای خاک و خاک اره، 50 میلی‌متر و کاه یا علف 150 میلی‌متر است.
3. استفاده از خاک، خاک اره، کاه و علف فقط برای سطوح افقی مناسب است، در حالی که استفاده از پوشش‌های پارچه‌ای برای سطوح افقی و عمودی کاربرد دارد.

تنها نکته منفی در استفاده از این روش آن است که بتن‌هایی که تحت کیورینگ با پوشش‌ها قرار می‌گیرند، به دلیل لکه‌دار شدن احتمالی، نمی‌توانند در نما استفاده شوند.

استفاده از قالب‌های درجا

عمل‌آوری بتن در بتن‌های درجا به شکل حفظ آب در قالب‌های بتنی نمایش داده شده و مانع از دست رفتن مقاومت بتن می‌شود. در واقع، از آن‌جا که قالب‌های پر شده از بتن تا زمانی که در پروژه به آنها نیاز نباشد دست نخورده باقی مانده و آب درون آنها محبوس و غیرقابل تبخیر باقی می‌ماند، ابزاری مناسب برای حفظ رطوبت سطوح بتنی به شمار می‌روند.

باید در نظر داشته باشید، چنانچه از قالب‌های چوبی استفاده شود، حفظ رطوبت قالب اهمیت می‌یابد، زیرا این سری قالب‌ها برخلاف قالب‌های فلزی مقداری از آب بتن را جذب کرده و در مجاورت آب و هوای گرم و خشک، رطوبت داخلی را آنچنان نگه نمی‌دارند.

بیشتر بخوانید: سیر تا پیاز کاهش دمای بتن در فصل گرم

2) روش های عمل آوری بتن با کاهش از دست دادن آب

یکی دیگر از روش‌ های عمل آوری بتن و حفظ رطوبت بتن در مرحله کیورینگ، جلوگیری از تبخیر آب بتن است. این سری از روش‌ها برای مناطقی که آب و هوای خشک دارند و میزان رطوبت هوا حداقل است، مناسب می‌باشد؛ زیرا در این مناطق آب کافی جهت افزایش رطوبت وجود ندارد.

پوشش بتن با کاغذ یا ورق‌های پلاستیکی غیرقابل نفوذ

کاغذ یا ورق‌های پلاستیکی غیرقابل نفوذ، دو ابزار متفاوت با کارایی یکسان در بحث کیورینگ بتن هستند. کاغذهای غیرقابل نفوذ، رزین مصنوعی سخت، سبک و انعطاف‌پذیر از پلیمریزاسیون اتیلن هستند که عمدتاً در ساخت کیسه‌های پلاستیکی، ظرف غذا و… استفاده می‌شوند.

این کاغذها مدت زمان زیادی قابل استفاده بوده و چنانچه آسیب ببینند یا پاره شوند، می‌توان آنها را ترمیم کرد و مجدداً استفاده نمود. این در حالی است که ورق‌ها و پوشش‌های پلاستیکی، از جنس پلاستیک بوده و معمولاً پس از استفاده در محیط‌های باز آسیب دیده و غیرقابل استفاده می‌شوند. استفاده از پوشش‌های کاغذی یا پلاستیکی غیرقابل نفوذ، مانند سایر پوشش‌ها منوط به این نکته است که سطح بتن کمی سخت شده باشد تا استفاده از آنها آسیبی به سطح بتن وارد نکند.

استفاده از ترکیبات کیورینگ تشکیل دهنده غشا

امروزه خرید کیورینگ بتن و استفاده از این سری ترکیبات به دلیل کار آسان‌تر، جلوگیری از هدر رفت آب و ماندگاری، در حال توسعه است. این ترکیبات به منظور کند کردن حداکثری سرعت تبخیر از سطح بتن، به صورت شفاف، نیمه شفاف یا با رنگدانه‌های سفید به فروش می‌رسند و همین عوامل در قیمت کیورینگ بتن بسیار مؤثرند.

ترکیبات عمل‌آوری غشایی باعث ایجاد لایه‌ای غیرقابل نفوذ روی سطح بتن شده و مانع از هدر رفت آب درون بتن در طول هیدراتاسیون سیمان می‌شود. این ترکیبات را می‌توان با قلمو، غلتک رنگ کاری یا رنگ‌پاش پس از گذشت حدود 2 ساعت از زمان بتن‌ریزی در حالی که بتن هنوز مرطوب است، روی سطح بتن اعمال کرد. البته دقت کنید رعایت دستورالعمل‌های ASTM C3094 یا ASTM C13155 در اجرای صحیح این سری از ترکیبات کیورینگ الزامی است.

3) روش های عمل آوری بتن با سرعت بخشیدن به روند افزایش دوام بتن

همان‌طور که گفته شد، کیورینگ بتن تنها به معنی جلوگیری از تبخیر آب بتن نیست، بلکه حفظ محدوده‌ی دمایی در طول دوره هیدراتاسیون سیمان نیز امری مهم و الزامی است.

این نوع کیورینگ بتن به طور ویژه در شرایط آب و هوایی سرد، یعنی زمانی که در سه روز متوالی دمای هوا برای کمتر از نصف روز بیش از 10 درجه سانتی‌گراد است یا به بیان دیگر متوسط دمای هوا در 24 ساعت حداکثر 5 درجه سانتی‌گراد است، خود را نشان می‌دهد. بنابراین از آن‌جا که هیدراتاسیون حرارت‌زا است، در این شرایط نباید دمای بتن کمتر از 5 درجه سانتی‌گراد شود.

اتوکلاو

تأثیر عمل آوری اعمال بخار 150 تا 180 درجه سانتی‌گراد (140 درجه فارنهایت) با فشار بالا در محفظه بسته به عضو بتنی باعث می‌شود مقاومت بتن پس از گذشت حدود 24 ساعت به مقاومت 7 روزه در شرایط عادی برسد. از این روش عمل‌آوری به دلیل سرعت بالای هیدراتاسیون و استفاده از محیط بسته در کارخانه‌ها و کارگاه‌های بتن پیش‌ساخته استفاده می‌شود.

کویل‌های گرمایشی

کویل‌های گرمایشی از جمله تمهیداتی است که در بتن‌ریزی در هوای سرد اعمال می‌شود. تأثیر عمل آوری این ابزار به صورت محافظت از بتن در برابر یخ‌زدگی در طول بتن‌‌ریزی است. در واقع در هوای سرد مسأله تبخیر رطوبت بتن تقریباً منتفی است و ممانعت از هدر رفت حرارت حاصل از واکنش‌های هیدراسیون سیمان مهم و ضروری است. بر این اساس، استفاده از ابزارهای گرم کننده بتن مانند کویل‌های گرمایشی در شرایط آب و هوایی سرد الزامی است.

پدهای گرمایشی الکتریکی

استفاده از پدها یا لنت‌های گرمایشی الکتریکی، معمولاً توسط کارخانه‌ها یا کارگاه‌های بتن پیش‌ساخته مورد استفاده قرار می‌گیرد. این سری از ابزارها با ایجاد حرارت در سطح بتن، مانع از هدر رفت حرارت حاصل از هیدراتاسیون بتن، در شرایط آب و هوایی سرد شده و بدین‌ترتیب تأثیر عمل آوری خود را روی بتن اعمال می‌کنند.

پتوهای عایق

تأثیر عمل آوری پتوهای عایق با پوشاندن و عایق‌کاری سطوح بتنی، در دمای انجماد قابل مشاهده است. در واقع استفاده از این پتوها، باعث افزایش 10 تا 20 درجه‌ای دمای بتن نسبت به دمای هوای اطراف آن می‌شود. البته باید دقت شود استفاده از پتوهای عایق روی سطح بتن زمانی امکان‌پذیر است که سطح بتن به اندازه کافی سخت شده باشد تا استفاده از این پتوها آسیبی به ظاهر سطحی بتن وارد نکند.

در این مقاله سعی شد ضمن بیان چیستی کیورینگ به بررسی هر یک از روش‌ های عمل آوری بتن بپردازیم تا بدین‌ترتیب بتوانید بهترین روش را با توجه به شرایط، امکانات و هدف خود انتخاب نمایید.